混合动力汽车燃油经济性研究
混合动力汽车性能评估方法与标准研究
混合动力汽车性能评估方法与标准研究随着汽车行业的不断发展,传统的燃油汽车逐渐被新能源汽车所取代。
其中,混合动力汽车成为了广泛使用的一种新能源汽车,其燃油经济性和环保性能受到广泛关注。
然而,由于混合动力汽车在燃油与电动力系统之间的协同作用,其性能评估比传统汽车更加复杂。
为了更好地评估混合动力汽车的性能,研究人员对混合动力汽车的性能评估方法与标准进行了广泛探讨和研究。
本文将综述当前混合动力汽车性能评估方法与标准的研究现状,以及其存在的问题和未来发展方向。
一、混合动力汽车性能评估方法1.1 整车性能评估方法整车性能评估方法是评估混合动力汽车综合性能的一种重要方法。
该方法通常包括车速、加速度、能耗、向心加速度、刹车距离等指标。
其中,能耗指标是评估混合动力汽车燃油经济性的主要指标。
1.2 系统研究法系统研究法是分析混合动力汽车性能的一种重要方法。
该方法将混合动力汽车的能量转换系统视为一个整体,进行系统分析和参数优化。
此外,系统研究法还可以评估混合动力汽车的能量管理策略和控制策略的优劣。
1.3 汽车模型仿真方法汽车模型仿真方法是一种广泛应用的方法,可以通过建立混合动力汽车的系统模型进行性能评估。
该方法可以对一个完整的车辆系统进行模拟,包括乘客、车辆本身的特性、路面状况、环境等。
二、混合动力汽车性能评估标准2.1 国际标准目前,国际上已经制定了一些混合动力汽车性能评估标准,如ISO 6469 和JARI S111 这两个标准。
这些标准主要从能耗、底盘动力、排放、安全性等多个方面对混合动力汽车进行评估。
2.2 国家标准我国也制定了一些混合动力汽车性能评估标准,如《混合动力汽车燃料经济性评价准则》、《新能源汽车动力性能测量规范》等。
这些标准主要从能耗、排放、安全性等方面对混合动力汽车进行评估。
三、存在的问题和未来发展方向混合动力汽车性能评估方法和标准的研究取得了一定的成果,但仍存在以下几个问题:3.1 定量指标不够全面目前,混合动力汽车性能评估的定量指标还不够全面,不能全面反映混合动力汽车的性能。
汽车燃油经济性标准
汽车燃油经济性标准随着全球对环境保护意识的提高,燃油经济性成为衡量汽车性能的重要指标之一。
汽车燃油经济性标准是为了推动汽车行业向更为环保和节能方向发展而制定的规范和规程。
本文将从不同角度对汽车燃油经济性标准进行详细分析。
一、背景与意义随着全球经济的快速发展和汽车保有量的快速增长,汽车对能源消耗和环境污染的压力也越来越大。
燃油经济性标准的制定,旨在提高汽车行业的能源效率和环境友好性,减少燃油消耗和尾气排放,推动汽车技术的创新和发展。
二、研究方法与指标体系1.研究方法:汽车燃油经济性标准的制定需要科学严谨的研究方法。
通过采集大量的实测数据和模拟计算,建立了全面系统的研究方法,包括实验研究、理论模型和综合评估等。
2.指标体系:汽车燃油经济性标准的制定需要建立科学合理的指标体系。
包括燃油消耗量、百公里油耗、能源利用率等核心指标,以及考虑到不同车型和用途的特殊指标,如载重能力、行驶里程等。
三、标准制定的原则和方法为了保证汽车燃油经济性标准的科学性和公正性,标准制定需要遵循一定的原则和方法。
其中包括:1.参照国际标准:借鉴和参考国际先进标准,如欧洲、日本和美国等国家的相关标准,以保持与国际接轨。
2.结合国内实际:考虑国内市场特点和行业实际情况,量身定制适合国内情况的标准。
3.科学立法:基于充分的实证研究和数据支持,科学合理地制定标准,以确保标准的可操作性和代表性。
四、标准对行业的影响汽车燃油经济性标准的实施对整个汽车行业将产生深远影响。
它将推动汽车企业加大技术研发力度,提高燃油经济性,推动新能源汽车和混合动力汽车的发展。
同时,标准的实施将提高消费者购车的意识和需求,推动汽车市场朝着更加环保和节能的方向发展。
五、标准的实施及评估为了确保汽车燃油经济性标准的有效实施,需要建立相关的管理和监督机制。
包括制定明确的检测和评估方法,建立有效的监督和惩罚机制。
同时,还需要定期对标准实施情况进行评估和调整,以确保标准持续适应和引领行业的发展。
混合动力轻型汽车燃油经济性的仿真计算
2 0 ( 总 2 3 轻 型 汽车技术 0 7 5) 1
技 术纵横
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混合动力轻型汽车燃油经济性的仿真计算
张玉龙 蒋元广 z 杨正林 郭永斌 ) ) ) )
( . 1南京航 空航天 大学 车辆工 程 系 2南京 汽车集 团有 限公 司汽车 工程研 究院 ) .
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从 图 1中可 以看 出原始试验 数据 基本上 都在 拟
4建模 与仿真
4 1混合 动力 系统 结构 .
合的曲面上因而拟合的效果较好 。根据拟合的结果 得到部分点的燃油消耗率如表 1 所示 ,燃油消耗率
的单位 是 (/Wh) g k 。
射
1 M e , l Me N
×
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发动机的万有特性。发动机的万有特性可看作燃油 消耗率是有效转矩和转速的二元函数。其数学模型
其 中, N为试验 结果 的组数 (。… , ) 随机误 差 e, e
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维普资讯
如下式
5
g ∑ ∑ e =
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式 中
——燃 油 消耗率 ,k  ̄ Wh
— —
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一
s —— 模 型的 阶数 本 文采 用 了 曲面拟 合 的方法 , 即认 为各 组试 验 数 据 g 为 和 的二元 函数 : e
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2发 动机 的数学模型
研究汽车的动力性和经济性时,必然要涉及到 发 动机 的数学 模 型。 动机数 学模 型 的描 述 , 括 汽 发 包
汽车燃油经济性的论文浅谈
内容摘要【摘要】影响汽车燃油经济性的因素是多方面的,影响汽车燃油经济性的重要因素是发动机性能,同时还有其它因素的影响,包括汽车的构造、驾驶技术和道路情况等。
提高汽车的燃油经济性可以从改进汽车的技术状况、掌握一定的驾驶技术等方面入手。
目前广泛采用的混合动力技术、先进内燃机技术、无级变速器、稀燃技术等;车身流线形设计,轻量化材料的使用等从技术层面上很好地提高了燃油经济性。
内容摘要(英文)Affect auto fuel economy, there are several factors affect auto fuel economy is the important factor of engine performance, and other factors,including automotive structural and driving technology and road conditions, etc. Improve automobile fuel economy can improve the technical status from car,grasps certain driving technology aspects. Current widespread adoption of hybrid technology, advanced internal combustion technology,variator, thin combustion technology, etc; Body stream line design, the use of lightweight materials from the technical level is very good to improve fuel economy。
第一部分1.1 引言随着国民经济的迅猛发展,汽车产量逐年增加,2006年已达720万辆。
插电式混合动力汽车的燃油经济性优化分析
第41卷 第2期华侨大学学报(自然科学版)Vol.41 No.2 2020年3月JournalofHuaqiaoUniversity(NaturalScience)Mar.2020 犇犗犐:10.11830/ISSN.1000?5013.201907071 插电式混合动力汽车的燃油经济性优化分析陈亚伟1,邵毅明2,程前1(1.中国汽车工程研究院股份有限公司,重庆401147;2.重庆交通大学交通运输学院,重庆400074)摘要: 针对速度变化对插电式混合动力汽车(PHEV)经济性的影响,提出一种顺序速度平滑控制策略.通过对给定交通约束条件下的速度曲线进行顺序平滑处理,优化充电策略,提高插电式混合动力汽车的燃油经济性.根据前车速度的预测值,在车辆与前车的可接受跟踪距离范围内,通过最小化加速度来平滑车速;采用最优的充电耗散策略,根据整个行程的信息,将电池充电延长到行程结束.通过对3种典型工况测试周期的组合,研究商用PHEV的连续优化对两种不同行驶模式的影响.仿真结果表明:所提出的顺序优化方法由于与车辆结构无关,实用性较高;由于在速度优化中使用线性车辆模型求解最优控制问题,因此计算过程的实时性较好;速度平滑控制方法使燃油消耗量减少7%~14%.关键词: 插电式混合动力汽车;速度平滑;能量管理;燃油经济性;充电策略中图分类号: U461.8文献标志码: A 文章编号: 1000?5013(2020)02?0150?06犗狆狋犻犿犻狕犪狋犻狅狀犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犉狌犲犾犈犮狅狀狅犿狔狅犳犘犾狌犵 犐狀犎狔犫狉犻犱犈犾犲犮狋狉犻犮犞犲犺犻犮犾犲CHENYawei1,SHAOYiming2,CHENGQian1(1.ChinaAutomotiveEngineeringResearchInstituteLimitedCompany,Chongqing401147,China;2.CollegeofTrafficandTransportation,ChongqingJiaotongUniversity,Chongqing400074,China)犃犫狊狋狉犪犮狋: Asequentialvelocitysmoothingcontrolstrategywasproposedfortheimpactofvelocitychangesontheeconomyofplug?inhybridelectricvehicles(PHEV).Thefueleconomyofplug?inhybridelectricvehiclewasimprovedbysmoothingthespeedcurvesinagiventrafficconstraintinordertooptimizethechargingstrategy.Accordingtothepredictedspeedvalueofthecarinfront,withintheacceptabletrackingdistancefromit,thespeedwassmoothedbyminimizingacceleration.Meanwhile,theoptimalchargingdissipationstrategywasadoptedtoextendthebatterychargingtotheendofthejourneyaccordingtotheinformationoftheentirejourney.TheeffectofcontinuousoptimizationofcommercialPHEVontwodifferentdrivingmodeswasstudiedbycombiningthreetypicaltestcycles.Thesimulationresultsshowthattheproposedsequentialoptimizationmethodhashighpracticalitybecauseithasnothingtodowithvehiclestructure.Becausethelinearvehiclemodelisusedtosolvetheoptimalcontrolprobleminspeedoptimization,thereal?timeperformanceofthecalculationprocessisbetter.Fuelconsumptionisreducedby7%to14%.犓犲狔狑狅狉犱狊: plug?inhybridelectricvehicle;speedsmooth;energymanagement;fueleconomy;chargingstrat egy 收稿日期: 2019?07?25 通信作者: 邵毅明(1955?),男,教授,博士,主要从事车辆主动安全及节能方面的研究.E?mail:sym@cqjtu.edu.cn. 基金项目: 国家重点研发计划资助项目(2016YFB0100905)犺狋狋狆:∥狑狑狑.犺犱狓犫.犺狇狌.犲犱狌.犮狀 采用生态驾驶(节能或经济驾驶)是提高汽车燃油经济性的有效途径.先进驾驶辅助系统(ADAS)的发展,使生态驾驶与交通行程数据的结合成为现实.将生态驾驶作为一个最优控制问题(OCP),在交通约束的前提下,通过对车速的控制,可以减少燃油消耗,这比仅对动力系统进行优化更能减少燃油消耗[1?3].近年来,针对混合动力汽车的能量管理与生态驾驶的研究日益增多.文献[47]指出,在有限交通预测的假设下,可以通过仅使用由行驶过程中分开的两个阶段来表示最佳轨迹;然后,应用两阶段Pon tryagin的最值原理(PMP)分析推导出最优控制器的求解公式.文献[8?10]提出一种具有不同更新频率和预测步长的3层预测控制方案,顶层计算凸优化问题中的动能和电能,对应的双变量作为状态参考和燃油消耗,通过求解瞬时优化的等效消耗最小化策略(ECMS),在实时决策层中以自适应的方式应用到控制系统中.文献[1113]将混合动力汽车的能量管理问题分为长预测层荷电状态(SOC)规划和短层速度与SOC规划相结合进行能量管理优化控制.目前,虽然已经提出了较多的混合动力汽车的控制策略,但是插电式混合动力电动汽车的速度和充电损耗的协同优化仍是一大难题.这是因为对于插电式混合动力汽车(PHEV)来说,电池荷SOC具有宽范围(通常在10%~90%之间),增加了自由度,且难以选择最佳参考值[14].针对上述问题,本文首先通过最小化加速度和制动来平滑车速,然后在所得到的平滑速度曲线上对发动机和电动机之间的功率进行分配,以最小化燃料消耗.1 控制模型的建立1.1 车辆跟随子系统将车速和位置描述为速度优化问题的质点系统,即狕=01[]00狕+[]01犪.(1)式(1)中:狕=[狊,狏]T,狊,狏分别表示车辆的位置和速度;犪是车辆的加速度.根据车辆制动和加速极限要求,加速度极限为犪min(狋)≤犪(狋)≤犪max(狋),狋为发动机工作时长.根据各路段限速,车速受狏min(狋)≤狏(狋)≤狏max(狋)的约束,同时,车辆的位置也受到交通状况及前车的制约.在任何时候,车辆应具有安全合理的车距,因此有狊min(狋)≤狊(狋)≤狊max(狋).假设目标车辆的加速度犪和速度狏的约束条件在优化计算将要执行的时间范围内是不变的.由于目标车辆的位置取决于其先前车辆的位置狊L和速度狏L,且受到时变约束,因此设置状态约束[15]为狊min(狋)=狊L(狋)+狏L(狋)犔/10,狊max(狋)=狊L(狋)+狏L(狋)犱max, 狏L(狋)<9m·s-1,狏L(狋)犱min, 狏L(狋)≥9m·s-1烅烄烆烍烌烎.(2)式(2)中:犔为车长,犔=4.5m;犱为横向车距,最大横向车距犱max=3m,最小横向车距犱min=1.2m.1.2 混合动力子系统该子系统根据(狏, 狏,犜e,ωe)得到燃油消耗率 犿f和电池SOC的变化率ΔSOC.其中,狏和 狏分别由生态路径和交通信息得到,再由生态路径提供给定路径数据和原始/目的地信息的经济行驶路径.电池荷电状态是PHEV电池耗散优化的主要状态,其值主要取决于电池功率犘batt,即ΔSOC=-犞oc-犞2oc-4犘batt犚槡batt2犆batt犚batt, 犘batt=犘MG1+犘MG2.(3)式(3)中:犞oc,犚batt,犆batt分别为电池的开路电压、内阻和额定电量;犘MG1和犘MG2分别为发电机和电动机的功率[16],有犘MG1=犜MG1·ωMG1+犘MG1,loss, 犘MG2=犜MG2·ωMG2+犘MG2,loss.(4)式(4)中:犜MG1,ωMG1分别为发动机的扭矩和转速;犜MG2,ωMG2分别为电动机的扭矩和转速;犘MG1,loss和犘MG2,loss分别为发电机和电动机的功率损耗,相关参数可查询.给定车速狏,电动机转速ωMG2=狏犓1/犚tire,其中,犚tire为轮胎半径;犓1为最终传动比.根据驱动条件可知,驱动扭矩犜driver满足151第2期 陈亚伟,等:插电式混合动力汽车的燃油经济性优化分析犺狋狋狆:∥狑狑狑.犺犱狓犫.犺狇狌.犲犱狌.犮狀犜driver=犜out-犜f, 犜f≥0.(5)式(5)中:犜f为摩擦阻力矩;犜out为动力系统输出扭矩.以狏和 狏为输入,计算驱动所需扭矩犜driver,则有犿eff狏=犜driver犚tire-12ρ犃f犆d狏2-犆f犿犵cosθ+犿犵sinθ.(6)式(6)中:犿eff,犿,犃f分别为车辆的等效质量、实际质量和迎风面积;犆f为滚动阻力系数;犆d为空气阻力系数;ρ为空气密度;θ为路面坡度,假设θ为已知量且下坡为正;犵为重力加速度.发电机、电动机和发动机的速度由动力分配装置(PSD,行星齿轮组)耦合得到,即ωMG1犛+ωMG2犓2犚=ωe(犚+犛).(7)式(7)中:犛和犚分别为太阳齿轮和齿圈的半径;ωe为发动机转速;犓2为电动机减速比.发电机扭矩犜MG1,电动机扭矩犜MG2,发动机扭矩犜e和离合器扭矩犜cl的耦合关系如下:1)在混合动力汽车(HV)和电动汽车(EV)模式下,犜MG1+犉·犛=0,犜e-犉·(犚+犛)=0;2)在双电机驱动(DM)模式下,犜MG1+犉·犛=0,犜cl-犉·(犚+犛)=0.其中,犉为不同齿轮之间的相互作用力.离合器扭矩犜cl传递齿轮反作用力犉时,发动机停止工作,且发电机产生反向扭矩.发动机扭矩犜e和发电机扭矩犜MG1通过反作用力犉结合到齿圈扭矩犜r,即犜r=犉·犚.在输出轴上,由齿圈传递的扭矩与电动机传递的扭矩之和为犜out,即犜out=(犜MG2+犓2犜r)犓1.根据发动机转矩犜e和发动机转速ωe的关系,由实验测定的发动机特性静态图φ计算得到发动机的燃油消耗率 犿f,即 犿f=φ(犜e,ωe).考虑到实际行驶情况,设置约束条件[17],有SOCmin(狋)≤SOC(狋)≤SOCmax(狋), 犘minbatt(狋)≤犘batt(狋)≤犘maxbatt(狋),ωmine(狋)≤ωe(狋)≤ωmaxe(狋), 犜mine(狋)≤犜e(狋)≤犜maxe(狋),ωminMG1(狋)≤ωMG1(狋)≤ωmaxMG1(狋), 犜minMG1(狋)≤犜MG1(狋)≤犜maxMG1(狋),ωminMG2(狋)≤ωMG2(狋)≤ωmaxMG2(狋), 犜minMG2(狋)≤犜MG2(狋)≤犜maxMG2(狋)烍烌烎.(8)2 顺序优化方法2.1 基于交通约束的速度平滑通过使加速度最小化来平滑速度,将连续时间车辆跟随子系统转化为离散时间系统,得到离散时间下的线性时不变系统为狕犽+1=犃狕犽+犅犪犽, 犃=1狋s[]01, 犅=0.5狋2s 狋[]s.(9)式(9)中:狕犽=[狊犽,狏犽]T为车辆状态;犪犽为时刻犽的加速度;狋s为采样时间;状态变量犡=[狕T1,狕T2,…,狕T犖],犖为步长上限;控制输入变量犝=[犪0,犪1,…,犪犖-1]T.由顺序控制输入犝可以得到执行的最小化加速度值,该问题可以转化为多维约束优化问题.目标函数犑1具有以下形式min犝犑1=犝T犝,s.t.犇犝≤犠+犜狕0烍烌烎.(10)式(10)中:犇为约束向量;犠为交通约束矢量;犜为扭矩向量;狕0=[狊0,狏0]T是车辆的初始位置和速度.控制约束可由状态约束得到,这是一个标准线性二次(LQR)最优控制问题,用Matlab二次规划(QP)求解器求解.2.2 最低油耗问题的规划在连续时间内,对最低油耗问题进行数学规划,则min狌犑2=∫狋f0犿f(狓,狌,ω)d狋,s.t. 狓=犳(狓,狌,ω), 狓(0)=狓0, 狓(狋f)=狓f, 狌(狋)∈Ω烍烌烎.(11)式(11)中:犑2为油耗函数;狓=SOC;狌=[ωe,犜e]T;ω=[犜driver,狏]T.251华侨大学学报(自然科学版) 2020年犺狋狋狆:∥狑狑狑.犺犱狓犫.犺狇狌.犲犱狌.犮狀该问题的哈密顿形式为犎= 犿f+狆ΔSOC.(12) 根据Pontryagin的最值原理(PMP)的必要条件,原始最优控制问题的解[8]需要满足狌 =argmin狌犎, 狌=Ω, 狓=犳(狓,狌,ω), 狓(狋0)=狓0, 狓(狋f)=狓f,犔= 犿f, 狆=- 犳 []狓T狆- 犔[]狓T烍烌烎.(13) 最后,对两点边值问题(TPBVP)进行数值求解.3 控制器性能评价与分析3.1 制定基线能量管理策略1)耗散电量(CD).强制系统在电动汽车(EV)模式下运行,此时犜e=0,ωe=0,直到电池SOC低于指定的终端SOC值,车辆将立即进入混合动力汽车(HV)模式.车辆即将进入HV模式时刻的SOC值记为SOC(th).2)充电持续(CS).用SOC0=SOC(th)来制定剩余行程的最低油耗问题.车辆在HV模式下运行,其中,犜e和ωe是通过优化算法确定的,这有助于实现剩余行程的最低油耗.在此期间,电池以与生产PHEV上的充电维持模式类似的方式辅助发动机.3.2 两种组合行驶模式的评价为了评估控制器的性能,通过组合3种典型的测试循环来创建不同的行驶模式,包括城市道路循环表1 两种组合行驶模式Tab.1 Twocombineddrivingmodes行驶模式循环序列时间最差CDCS行程3×US06+UDDS+HWFET+2×UDDS+HWFET2h4min最佳CDCS行程3×HWFET+3×UDDS+3×US062h16min(UDDS)、公路燃油经济性测试(HWFET)和US06补充测试工况.选取两种场景作为两种极端情况,以此评价不同行驶模式的燃油经济性,两种组合行驶模式,如表1所示. 1)最差CDCS行程.此种工况下,CDCS策略在真实速度曲线上的结果远非最佳.该行程在开始时需要高功率,采用最佳耗散策略时,发动机一开始就会处于结合状态,这可以储存更多的电能以供后续行程使用.但因为最初的高功率需求,电能将很快耗尽,发动机必须在行程的其余部分进行接合,以保持最低SOC水平.2)最佳CDCS行程.此种工况下,CDCS策略在真实速度曲线上的结果接近最优.该行程开始时动力需求低且车速高,因此,系统首先使用电池中的电能,当高功率需求的行程结束时,再结合发动机.最差CDCS行程总行程距离为107.62km,行程时长为2h4min5s.最佳CDCS行程总行程距离为124.12km,行程时长为2h16min51s.在这两种情况下,所述循环的总行程能量都超过了模拟车辆的可用电池能量,表明所提出的充电耗散策略具有一定的效果,可以节省燃油消耗.车辆仿真中设计的速度和能量管理策略,如表2所示.表2 车辆仿真中设计的速度和能量管理策略Tab.2 Speedandenergymanagementstrategiesdesignedinvehiclesimulation4 仿真结果分析两种不同行驶模式的仿真结果,如图1所示.图1中:犘D为驱动功率;犌为燃油消耗质量.由图1可知:在最差CDCS行程中,速度和电能耗散顺序优化策略(SV?OCBD)的总油耗比实际速度曲线上的基线耗散策略(RVCDCS)降低了13.74%;而在最佳CDCS行程中,相对于实际速度曲线上的基线耗散351第2期 陈亚伟,等:插电式混合动力汽车的燃油经济性优化分析犺狋狋狆:∥狑狑狑.犺犱狓犫.犺狇狌.犲犱狌.犮狀策略(RVCDCS),速度和电能耗散的顺序优化策略(SV?OCBD)总油耗降低了7.07%. (a)最差CDCS行程 (b)最佳CDCS行程图1 两种不同行驶模式的仿真结果Fig.1 Simulationresultsoftwodifferentdrivingmodes在最差CDCS行程中,RVOCBD策略相对于RV?CDCS策略有更好的效果,不仅使发动机在进入混合动力(HV)模式后在最高效点工作,而且在后续行程中仍持续输出动力.不同情况下的燃料消耗、发动机启动时间和能耗结果,如表3所示.表3中:δ为燃油减少占比;犙B为制动能量;犙D为驱动能量;犛为纯电动行驶里程.由表3可知:与RVCDCS策略相比,RV?OCBD策略减少了发动机在中功率区域运行的总时间;与给出的最佳SOC耗散策略相比,基于实际速度的基线策略具有更长的发动机运行时间;然而,对于最佳的CDCS行程,在行程开始时的功率需求是中等负荷,而在行程结束时出现高功率需求,这不利于节省电能以增加续驶里程.因此,与RVOCBD策略相比,在行程的后半段使用发动机的RV?CDCS策略是最优的.表3 不同情况下的燃料消耗、发动机启动时间和能耗结果Tab.3 Fuelconsumption,enginestarttimeandenergyconsumptionresultsunderdifferentconditions行驶模式模式SOC(0)=0.85SOC(狋f)=0.15犌/kgδ/%狋/h犙B/kW·h犙D/kW·h犛/km最差的CDCS行程RV?CDCS实际车速1.107013.494.9313.7141.79RV?OCBD实际车速1.0416.0111.534.9313.7141.79SVCDCS平滑车速1.0109.6512.213.1811.9149.16SVOCBD平滑车速0.95613.7111.233.1911.9149.16最佳的CDCS行程RV?CDCS实际车速1.374013.435.1615.3163.26RVOCBD实际车速1.3591.1013.995.1615.3163.26SVCDCS平滑车速1.2786.9613.483.2913.3965.74SV?OCBD平滑车速1.2777.0713.713.2913.3965.74 最佳CDCS行程的仿真结果表明,平滑速度即使对电池充电的效率优化较低,也能显著提高插电式混合动力汽车的燃油经济性;同时,平滑的速度也有助于汽车的稳定性和舒适性.5 结论在给定交通约束条件下,对一种轻型插电式混合动力汽车(PHEV)的速度曲线顺序优化的方法及相应的充电损耗策略进行研究.为了评价该方法的有效性,给出并分析两种不同功率需求模式下的行程451华侨大学学报(自然科学版) 2020年犺狋狋狆:∥狑狑狑.犺犱狓犫.犺狇狌.犲犱狌.犮狀结果.仿真结果表明,混合动力汽车的燃油消耗有所下降,所设计的顺序控制策略具有一定的优越性.由此得到以下3点结论.1)平滑的速度策略显著降低了平均功率需求.行程开始时,较低的电能需求使在切换到表3的混合模式之前(使用CDCS),可以行驶更长的里程.2)降低发动机驱动力比优化充电效率更能减小总的燃油消耗.即与RVCDCS策略相比,SV?CDCS策略具有更好的节能性.3)速度平滑与电能损耗之间有耦合性.由于加速度最小化的控制方法减小了不必要的制动,SV情况下电池SOC的下降高于RV情况下电池SOC的下降.总的来说,SV减少了再生制动的机会,它避免了一些制动的操作和不必要的加速,因此,其节能效果更好.参考文献:[1] HUJia,SHAOYunli,SUNZongxuan,犲狋犪犾.Integratedoptimaleco?drivingonrollingterrainforhybridelectricvehi clewithvehicle?infrastructurecommunication[J].TransportationResearchPartC:EmergingTechnologies,2016,68:228244.DOI:10.1016/j.trc.2016.04.009.[2] 王天泽.低温运行状态下插电式混合动力客车能量管理策略研究[D].哈尔滨:哈尔滨理工大学,2019.[3] 李悦.考虑电池衰减特性的插电式混合动力汽车能量管理策略研究[D].太原:中北大学,2018.[4] SCIARRETTAA,deNUNZIOG,OJEDALL.Optimalecodrivingcontrol:Energy?efficientdrivingofroadvehiclesasanoptimalcontrolproblem[J].IEEEControlSystemsMagazine,2015,35(5):71?90.DOI:10.1109/MCS.2015.2449688.[5] 周雯雯.插电式混合动力汽车控制策略研究[D].镇江:江苏大学,2017.[6] ZULKEFLIMAM,ZHENGJianfeng,SUNZongxuan,犲狋犪犾.Hybridpowertrainoptimizationwithtrajectorypredic tionbasedonintervehicle?communicationandvehicleinfrastructureintegration[J].EmergingTechnologies,2014,45:41?63.DOI:10.1016/j.trc.2014.04.011.[7] 闫斌.插电式混合动力车辆动力品质和燃油经济性控制策略研究[D].上海:上海交通大学,2017.[8] KIMTS,MANZIEC,SHARMAR.Two?stageoptimalcontrolofaparallelhybridvehiclewithtrafficpreview[C]∥18thIFACWorldCongress.Milano:InternationalFederationofAutomaticControl,2011:2115?2120.DOI:10.3182/201108286?it?1002.03423.[9] 赵永刚.插电式混合动力客车能量管理全局优化[D].西安:长安大学,2016.[10] JOHANNESSONL,MURGOVSKIN,JONASSONE,犲狋犪犾.Predictiveenergymanagementofhybridlonghaultrucks[J].ControlEngineeringPractice,2015,41(5):83?97.DOI:10.1016/j.conengprac.2015.04.014.[11] 王光平.并联插电式混合动力汽车控制技术研究[D].长春:吉林大学,2016.[12] HEPPELERG,SONNTAGM,WOHLHAUPTERU,犲狋犪犾.Predictiveplanningofoptimalvelocityandstateofchargetrajectoriesforhybridelectricvehicles[J].ControlEngineeringPractice,2017,61(32):229?243.DOI:10.1016/j.conengprac.2016.07.003.[13] 解庆波.基于驾驶意图与行驶工况的混合动力电动汽车能量管理策略[D].重庆:重庆大学,2016.[14] PRAKASHN,CIMINIG,STEFANOPOULOUAG,犲狋犪犾.Assessingfueleconomyfromautomateddriving:Influ enceofpreviewandvelocityconstraints[C]∥ASME2016DynamicSystemsandControlConference.Minneapolis:ASME,2016:221?230.DOI:10.1115/DSCC2016?9780.[15] 白琴.插电式混合动力汽车能量管理控制策略研究[D].重庆:重庆大学,2016.[16] CHENDi,KIMY,STEFANOPOULOUAG.Stateofchargenodeplanningwithsegmentedtrafficinformation[C]∥AnnualAmericanControlConference.Milwaukee:IEEEPress,2018:38?42.DOI:10.23919/ACC.2018.8431103.[17] 曾育平,秦大同,苏岭,等.插电式混合动力汽车动力系统的成本、油耗和排放多目标参数优化[J].汽车工程,2016,38(4):397402,434.DOI:10.3969/j.issn.1000?680X.2016.04.001.(责任编辑:黄晓楠 英文审校:崔长彩)551第2期 陈亚伟,等:插电式混合动力汽车的燃油经济性优化分析。
汽车燃油经济性的提高与优化
汽车燃油经济性的提高与优化一、引言汽车的行驶都离不开燃油的使用,而燃油的经济性直接影响着车辆的行驶成本,因此,汽车燃油经济性的提高与优化是一个需要重视的问题。
本篇文章将从发动机技术提升、轻量化设计、电动化以及新能源车发展四个方面阐述如何提高和优化汽车燃油经济性。
二、发动机技术提升1.缸内直喷技术缸内直喷技术是发动机燃油经济性提高的重要技术手段。
传统的燃油喷射技术中,燃料经过油泵和高压油管输送到喷油嘴,再通过喷油嘴喷向缸内。
缸内直喷技术则是直接将燃料喷入缸内,有效提高了燃油的利用率。
2.可变气门正时技术可变气门正时技术是指根据车速、负荷和转速等参数来调整汽车发动机进、排空气的门控时间,以达到更高的低油耗、低排放和高动力输出的效果。
目前市场上已有多款车型使用了可变气门正时技术。
三、轻量化设计1.优胜略汰汽车零部件采用优胜略汰,是汽车轻量化设计的一个重要技术。
所谓优胜略汰,就是在零部件设计中,对重量大、材料耗用多、功能冗余的部件进行优选和简化,从而降低了汽车零配件的重量和成本。
2.高强度钢材的应用高强度钢材是汽车轻量化的重要支撑材料,其具有轻量、强度高、成形性好等优点。
在车身结构设计中,大量采用高强度钢材制造车架、车身和底盘等重要部件,能够有效降低汽车的整车质量。
四、电动化1.纯电动汽车纯电动汽车是利用电机,以电能为动力源进行运行,完全不使用内燃机燃油。
相对于传统燃油车,纯电动车具有无排放、无噪音、动力输出平稳等优点,在燃油经济性方面也远远高于燃油车。
2.混合动力汽车混合动力汽车是利用传统内燃机和电动机组合的一种车型,可根据不同的行驶状态灵活切换车辆动力输出方式。
混合动力汽车能够有效降低油耗和排放,具有相对较高的燃油经济性。
五、新能源车发展1.氢能源汽车氢能源汽车是指利用氢燃料电池为能源进行运行的一类新能源汽车,其排放物主要是水和氧气。
氢能源汽车在燃油经济性和环境保护方面具有很大优势,并且有望成为未来汽车行业的主流发展方向。
混合动力汽车经济性能分析(开题报告)
混合动力汽车经济性能分析(开题报告)论文(课题)的背景,目的与意义背景:随着汽车工业的迅猛发展,石油供应的日趋紧张,同时世界各国对环境保护和节约能源的重视程度也不断增强,人们积极寻找代用燃料或者减少燃油的消耗量,同时由于普遍使用的燃油发动机存在许多的缺点,在此情况下混合动力汽车应运而生。
混合动力汽车将电力驱动和辅助动力结合起来,充分发挥而者各自的优势,使得汽车的经济性能大大的提升。
目的:从混合动力汽车的结构和使用的角度,分析其对汽车经济性能的影响。
意义:通过对影响混合动力汽车经济性能因素的分析,从混合动力汽车的结构和使用角度提出提高混合动力汽车的主要措施。
论文(课题)国内外研究概况中国新能源汽车产业始于21世纪初。
国际混合动力汽车市场上,日本、美国、欧洲等比较成功,日本丰田、本田,美国通用、福特等大型车企积极投身混合动力汽车的研发及生产。
我国已基本掌握了混合动力汽车关键零部件和动力系统平台技术,拥有了相关技术标准和测试能力,开发出一批混合动力汽车产品,实现了小批量的整车生产能力,混合动力公交车已在多个城市开展了小规模示范应用。
本论文通过混合汽车经济性的分析来提出提高混合动力汽车经济性的方法。
论文(课题)拟研究解决的主要问题通过对混合动力汽车的结构和使用分析,熟知混合动力汽车的结构和使用是怎样影响混合动力汽车的经济性的,并提出相应的提高混合动力汽车的经济性的措施。
论文(课题)拟撰写的主要内容(提纲)摘要:什么是汽车的经济性?汽车经济性的重要指标,燃油经济性和使用经济性,其影响因素有哪些?混合动力汽车的结构特点,工作原理,混合动力汽车的经济性的影响因素,并从控制策略方面分析提高其燃油经济性的主要措施。
关键词:混合动力汽车燃油经济性燃油经济性的影响因素提高燃油经济性的控制策略第一章:混合动力汽车及汽车的经济性1.混合动力汽车概述2.混合动力汽车的结构及工作原理(1)根据混合动力传输路线分类(2)根据混合度的不同分类3.混合动力汽车的使用(混合动力汽车在不同工况时的工作原理)(1)起步(2)低速行驶(3)加速行驶(4)巡航(5)滑行(6)制动(7)停止4.汽车的经济性第二章:影响混合动力汽车经济性的因素1.混合动力汽车的结构对经济性的影响2.混合动力汽车的使用对经济性的影响第三章:提高混合动力汽车经济性的策略1.从混合动力汽车结构方面提高汽车经济性的策略2.从混合动力汽车使用方面提高汽车经济性的策略论文(课题)的预期目标和成果通过对影响混合动力汽车经济性能因素的分析,从混合动力汽车的结构和使用角度提出提高混合动力汽车的主要措施。
新能源汽车的经济性分析研究
新能源汽车的经济性分析研究一、引言随着环保意识的增强和能源危机的日益严重,新能源汽车成为了全球汽车工业关注的新热点,越来越多的国家和企业开始加大对新能源汽车技术的研发和应用力度,以期开发出更加节能环保的汽车。
本文旨在对新能源汽车的经济性进行深入研究,分析其经济效益,以期为相关研究提供借鉴和参考。
二、绿色新能源汽车的概述1、绿色新能源汽车的分类新能源汽车按能源类型分为纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车三种。
2、新能源汽车的优点新能源汽车强调减少能源消耗,具有非常大的成本优势,除此之外,新能源汽车还能减少二氧化碳的排放,在减少对环境的损害上很有优势。
同时,新能源车可以减少对石油的依赖,使客户有了更多的选择。
三、新能源汽车经济性的分析1、汽车续航里程对其经济性的影响汽车电池续航里程可以决定新能源汽车的使用范围和实用性,它具有非常重要的意义。
2、新能源汽车的成本构成新能源汽车的成本构成有购买费用、保险费、电力费等多个方面,其中购买费用是许多人所关注的问题,而电力费用由于能够节省燃油费、机油费等附加费用以及换几年后电池的维修费等费用可国是更低的。
3、电动汽车的运行费用由于电动汽车的维修费用相对其它车型要低,所以电动汽车的运行费用相对较低。
同时,由于电动汽车机械结构简单,所以需要的配件较少,也节省了很多成本。
4、电动汽车的残值目前,电动汽车的残值相对较低,因为其市场需求还不够强大,所以在二手车市场被人们所 hesitated。
预计在未来,随着电动车的普及,它的残值也会得到提高。
四、结论综上所述,虽然新能源汽车的购买成本较高,但是在维护成本和运行成本上却相对较低,所以从长远角度考虑,新能源汽车具有更好的经济性表现。
同时,考虑到新能源汽车对环境的友好程度,使用新能源汽车对我们的社会和环境具有更加积极的作用。
未来,新能源汽车的市场份额将慢慢提高,而汽车厂商也会更加专注于新能源汽车的研究和开发。
提高汽车燃油经济性的技术路线与可行性研究
1 混合 动力 技术 与发 动机 改进 技 术 的经 济 性 对 比
混 合 动 力汽 车被 广 泛认 为 是 降低 汽 车排 放 和 油 耗 的可行 方 案 , 合 动 力 汽 车 可 通 过 下 列 途 径 混
达 到节 油 目的 : 1 选择 较小 功率 发 动机 ;2 取 消 () ()
究并 阐明 了提 高乘 用 车燃 油 经 济性 的技 术 路线 及 其 可行性 , 汽 车燃 油 经 济 的 发 展 和 技 术 路 线 的 为
年发表了《 燃油经济性技术发展研究报告》 , J对
比 了混 合 动力 和发 动机 改进 技术 的燃油 经 济性 与
制定 提供 参考 。
收稿 日期 : 0 0— 7—1 21 0 3
优 化 , 高效 率 、 提 减少 重 量 、 少 摩 擦 、 确 控 制 ; 减 精 4 的 IG系统 ; 2V S 车辆 传 动系统 改进 。 改进 方案 B: 多 的 降低 整 车 重量 ; 气 动力 更 空
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成 本分析 。报 告是 在各 种基 础车 型上 , 分别 采 用 4 种 改进方 案 , 后 对 比 了 改进 后 的 油 耗 提 升 与 成 然 本 增加 。
混合动力汽车技术及发展趋势分析
混合动力汽车技术及发展趋势分析
混合动力汽车是指同时搭载内燃机和电动机的汽车。
混合动力汽车技术的发展趋势主要包括以下几个方面:
1. 提高燃油经济性:混合动力汽车通过内燃机和电动机的协同工作,能够在不同驾驶条件下选择最佳的动力输出方式,从而提高燃油经济性。
未来的发展趋势是进一步提高燃油经济性,减少燃料消耗和尾气排放。
2. 增加纯电动驾驶里程:混合动力汽车的电动机可以提供一定的纯电动驾驶里程,减少对燃油的依赖。
未来的发展趋势是增加电动机的功率和电池容量,提高纯电动驾驶里程,进一步减少对燃料的使用。
3. 优化动力系统配置:混合动力汽车的动力系统包括内燃机、电动机、电池和控制系统等多个组成部份。
未来的发展趋势是优化动力系统配置,提高整车的性能和可靠性,降低成本和维护成本。
4. 推广使用可再生能源:混合动力汽车可以利用可再生能源充电,如太阳能和风能等。
未来的发展趋势是推广使用可再生能源,减少对传统能源的依赖,降低环境污染。
5. 引入智能化技术:混合动力汽车可以通过智能化技术实现更加智能化的驾驶和能源管理。
未来的发展趋势是引入更多的智能化技术,如自动驾驶、智能能源管理等,提高驾驶的安全性和舒适性。
总的来说,混合动力汽车技术的发展趋势是提高燃油经济性、增加纯电动驾驶里程、优化动力系统配置、推广使用可再生能源和引入智能化技术。
这些发展趋势将有助于提高混合动力汽车的性能和环保性,推动其在未来的市场普及和应用。
混合动力电动汽车动力系统经济性检测与评价方法研究
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混合 动 力 电动 汽 车动 力 系统 主要 由传 统 汽 车
1 7 3 2 0 《 型 混合 动 力 电动汽 车能 量 消耗 量 95 - 05 轻
仪 器 精 度要 求 :试 验 点 的 实测 扭 矩 与 规 定 扭
矩 误 差 - ,试 验 点 的 实 测 转 速 与 规 定 转 速 误 I Nm -3 差 ± 5r n 油 耗 仪 测 量 值 不 超 过 实 测 油 耗 值 / , mi
混动汽车的混合动力控制与优化
混动汽车的混合动力控制与优化混动汽车(Hybrid Electric Vehicle, HEV)作为一种拥有两个或以上动力系统的汽车,通过合理地分配内燃机和电动机的功率输出,以达到节能减排和提高燃油经济性的目的。
混合动力控制和优化技术在混动汽车的发展中起到至关重要的作用。
本文将探讨混动汽车的混合动力控制策略及优化方法,并分析其对汽车性能和燃油经济性的影响。
一、混动汽车的动力系统组成混动汽车的动力系统由内燃机、电动机、电池和控制单元等组成。
其中,内燃机负责提供动力,电动机则通过电池供电进行驱动。
控制单元对两个动力系统进行协调控制,以达到最佳的功率输出和燃油经济性。
二、混动汽车的混合动力控制策略混合动力控制策略是混动汽车中最关键的部分,它决定了汽车在不同驾驶条件下内燃机和电动机的功率输出和运行模式的选择。
常见的混合动力控制策略有以下几种:1. 并联式混合动力控制策略并联式混合动力控制策略是指内燃机和电动机同时工作,相互协作,以满足驱动需求。
在低速启动和低负荷行驶时,主要由电动机提供动力,而在高速行驶和爬坡时,则由内燃机提供动力。
并联式混合动力控制策略能够兼顾动力性能和燃油经济性,是目前应用最广泛的控制策略之一。
2. 分度式混合动力控制策略分度式混合动力控制策略是根据驾驶工况的不同,将内燃机和电动机功率输出进行分度控制。
例如,在启动时,内燃机和电动机的功率输出比例可以更偏向于电动机;而在高速行驶时,内燃机的功率输出会更为突出。
通过合理的分度控制,可以达到最优的燃油经济性。
3. 增量式混合动力控制策略增量式混合动力控制策略是根据驾驶工况的变化,逐步调整内燃机和电动机的功率输出。
通过实时监测驾驶工况,控制单元可以根据需求对内燃机和电动机进行增量式的功率调整,以实现最佳的燃油经济性和动力性能。
三、混动汽车的混合动力优化方法除了合适的混合动力控制策略,混动汽车的混合动力优化方法也能进一步提升汽车性能和燃油经济性。
基于多种循环工况的混合动力客车制动能量回收对燃油经济贡献率的研究
摘
要 : 立再 生 制 动 能 量 回 收 的 数 学模 型 和 试 验 评 价 方 法 , 并针 对 某 一 并 联 混合 动 力 城 市客 车 ,选 择 建
四 种典 型城 市 循 环 工 况进 行 试 验 分 析 ,得 到 不 同行 驶 工 况 下 混 合 动 力客 车 的 制 动 能 量 回 收 对 整 车燃 油 经
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YE L i YOU o- i e. Gu p ng
汽车燃油经济性的应用研究
汽车燃油经济性的应用研究作者:李国有来源:《中小企业管理与科技·下旬刊》2014年第09期摘要:随着环境气候的不断恶化,石油资源的不断减少等全球性问题,促使各大汽车企业不断提高汽车燃油经济性和环保性,对于汽车使用方面也有很多可以提高经济性和环保性的方法和措施,本文主要从汽车发动机、汽车结构、驾驶技术等方面对汽车的燃油经济性进行改善。
关键词:燃油经济性发动机汽车结构改善1 影响汽车燃油经济性的结构因素1.1 汽车发动机发动机的燃烧室容积是影响发动机燃油消耗的关键指标,同时,在汽车运行过程中,汽车整备质量以及汽车的载重负荷也是影响燃油经济性的重要因素。
在考虑到发动机的磨合期间,由于发动机活塞与汽缸、活塞与连杆、曲轴等运动部件之间存在的装配间隙与磨损,因此在磨合期初期,发动机的耗油量处于较高水平;随着磨合期结束,发动机各个总成之间达到正常磨合间隙,耗油量随之下降到正常水平。
1.2 汽车行驶系汽车行驶系作为汽车与地面直接接触的部分,它的性能的好坏直接影响到发动机有效功率的实现,以及汽车安全行驶的需要。
一方面行驶系承担着汽车的制动和行驶,另一方面还要承担所有的载荷。
而轮胎作为汽车的主要承重部件,联系着汽车车身和地面的运动关系,同时,还要保证汽车行驶的动力与汽车安全制动。
因此,在选用轮胎方面,一要注意选择符合车辆需求的轮胎规格,包括速度级别、轮胎花纹、轮胎结构等因素,二要注意防止使用翻新胎,避免在行驶过程中出现爆胎,三要注意长期行驶对轮胎进行换位调整。
由于轮胎长期与路面的摩擦会减小摩擦阻力,当出现紧急制动时会出现制动距离加长,在起步时,由于摩擦力减小会出现原地打滑,浪费发动机功率,降低燃油经济性。
1.3 汽车传动系汽车传动系主要包括减速器和变速器,传动系承担着将发动机输出的动力经过降速转换为汽车驱动力,其中减速器包括主减速器和差速器,影响经济性的主要是减速器的各个档位齿轮的润滑情况,以及传动比的设计。
混合动力汽车总结
混合动力汽车总结混合动力汽车是指同时搭载传统燃油发动机和电动驱动系统的汽车,它利用两种不同的动力系统来驱动车辆,以达到提高燃油效率和降低尾气排放的目的。
混合动力汽车的出现是为了应对日益严重的能源危机和环境问题,它被认为是汽车行业的未来发展方向之一。
混合动力汽车的主要特点是具备两个或多个动力系统的并行工作模式。
传统的燃油发动机仍然是主要的驱动力源,同时配备电动驱动系统,通过电池提供电力来辅助传统发动机工作。
这种并行工作模式使得混合动力汽车在燃料经济性和环境友好性方面具备了很大的优势。
首先,混合动力汽车的燃油经济性得到了极大的提高。
传统发动机在燃烧燃料时会产生大量的废气和能量损失,而电动驱动系统则可以利用废气和动力转换损失的能量,将其转化为电力储存起来。
这种能量的回收和再利用使得混合动力汽车的燃油效率明显提高,相比传统汽车可以节省约20-30%的燃料消耗。
其次,混合动力汽车的尾气排放较低。
电动驱动系统在工作时不会产生任何废气排放,减少了对环境的污染。
同时,混合动力汽车在传统发动机的工作状态下可以通过控制发动机的燃料喷射和点火时机来减少废气排放,达到更低的尾气排放标准。
这对于改善空气质量和减少温室气体排放具有重要的意义。
另外,混合动力汽车还具备较高的驾驶性能和噪音控制。
由于电动驱动系统在起步时提供了较高的扭矩输出,混合动力汽车的起步加速性能明显优于传统汽车。
同时,由于电动驱动系统的工作相对安静,混合动力汽车在行驶过程中噪音较小,为驾乘者提供了更加舒适的驾乘体验。
然而,混合动力汽车也存在一些挑战和问题。
首先是成本问题,由于混合动力汽车需要同时搭载两个甚至多个动力系统,所以制造成本较高。
这也是目前混合动力汽车相对传统汽车售价较高的主要原因之一。
此外,电池技术的限制也是混合动力汽车发展的一个瓶颈。
目前的电池容量和续航里程仍然无法与传统汽车相媲美,这限制了混合动力汽车的市场推广。
总的来说,混合动力汽车作为一种新兴的驱动技术,具备较高的燃油经济性和环境友好性,是应对能源危机和环境问题的重要解决方案。
混合动力汽车节能与排放控制研究
混合动力汽车节能与排放控制研究随着全球能源危机的逐渐加剧和环境污染的不断恶化,汽车工业面临了一个重大的转折点。
传统燃油汽车作为主要的交通工具,已经成为环境污染的主要来源之一。
为了研究节能和排放控制的解决方案,混合动力汽车成为了汽车行业的一个重要研究方向。
混合动力汽车是一种将内燃机与电动机相结合的车辆,通过优化两者之间的协作来实现更高效的能量利用。
相比传统燃油汽车,混合动力汽车具有显著的节能和环保优势。
首先,混合动力汽车可以将内燃机和电动机的优势结合起来,提高车辆的燃油经济性。
在城市道路行驶时,电动机可以提供动力,减少燃油消耗。
而在高速公路等需要大功率输出的情况下,内燃机可以通过发电机为电动机提供动力。
其次,混合动力汽车可以减少尾气排放,缓解环境污染。
由于电动机无排放,混合动力汽车的尾气排放要远低于传统燃油汽车。
然而,混合动力汽车在节能和排放控制方面仍面临着许多挑战。
首先,混合动力汽车的成本相对较高。
由于需要同时安装内燃机和电动机,以及更复杂的控制系统,混合动力汽车的生产成本较高。
尽管可以通过节省燃料来弥补这些成本,但对于消费者来说,价格可能成为购买混合动力汽车的障碍。
其次,混合动力汽车的可行性与充电设施的建设有直接的关系。
目前,充电设施的普及程度仍相对较低,这限制了电动汽车的普及。
只有在充电设施更加便利和普及的情况下,混合动力汽车才能更好地发挥其节能和环保优势。
针对上述问题,研究人员开展了一系列研究,以改善混合动力汽车的节能和排放控制性能。
在节能方面,他们通过优化内燃机的燃烧过程、改进动力系统的传输效率、减小车辆的空气阻力等措施来提高车辆的能效。
在排放控制方面,研究人员致力于改善混合动力汽车的尾气处理系统,如增加尾气再循环系统、引入先进的排放控制技术等。
此外,他们还致力于开发高能量密度的电池技术,以提高混合动力汽车的续航里程和充电速度,从而进一步推动其普及。
除了技术研究,政府的支持和引导也对混合动力汽车的发展至关重要。
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为坡度; 为旋转质量换算系数; m 为汽车质量,
kg; t 为时间, s。
2. 2 汽车行驶功率平衡方程式
发动机的有效功率 P e 要与汽车行驶所遇到的
阻力功率平衡, 阻力功率有滚动阻力功率 P f 、空气
阻力功率 Pw 、坡度阻力功率 P i 和加速阻力功率 P j
。可表示为 Pe T = P f + P w + P i + P j 或 P e =
第 3 期( 总第 151 期) 2004 年 6 月
性能研究
车用发动机 V EHICLE ENG IN E
No. 3( Serial No. 151) Jun. 2004
混合动力汽车燃油经济性研究
吴克刚
( 长安大学汽车学院, 陕西 西安 710064)
摘要: 应用能量分析的方法, 以轿车和载货汽车为例, 研究了混合动力汽车( HEV ) 与 传统燃油 发动机汽车 的 燃油经济性。发现按原车后备功率最大值时所对应的车速 所需的 驱动功 率作为 HEV 燃油发动 机功率 的选择 依 据, 节油效果最显著。当燃油驱动功率和电动 驱动功 率各占 50 % 左右时, HEV 轿车的 经济性评 价指标 为原车 的 22. 8 % , HEV 货车的经济性评价指标为原车的 79. 2 % , 同时又能保证动力性基本不变。结果表明, 用混合动力 可 以有效地降低汽车的 100 km 燃料消耗量, 轿车的燃料消耗降低幅度大于货车。
图 2 6 工况循环燃料消耗量试验
2 理论分析
2. 1 汽车的行驶方程式
汽车的驱动力 Ft 要与行驶中所遇到的滚动阻
力 F f 、空气阻力 Fw 、坡度阻力 F i 和加速阻力 F j 相 平衡, 可表示为 F t = Ff + F w + F i + Fj , 或
T tq i g i o r
T=
Gf
2004 年 6 月
吴克刚 : 混合动力汽车燃油经济性研究
21
燃料消耗量是原车的 79 % , 随着车速的提高, 两者 差距越来越小, 当车速为 50 km/ h~ 60 km/ h 时, 两 者基本相等。H EV 轿车的 模拟城市 工况循环 ( 15 工况) 燃 料消 耗 量 试 验的计算值为 3. 22 L /
评价指 标 Q s , 对 于轿车: Q s = Q v15 ; 对于货 车 , 总 质 量 为 2 . 5 t ~ 6 t , Qs = Q v6 ; 总 质 量 6t ~ 1 5 t, Q s = 0. 5 Q v6 + 0. 5 Q c45 ; 柴油货车: Qs = Q v6 。图 1 示出模拟城市工况循环燃料消耗量 Q v15 ( 15 工况法) 的试验法, 第 20 页图 2 示出 6 工况循环燃 料消耗量 Q v6 的试验法。
+
CD 21 .
A 15
u
2 a
+
Gi+
m
du dt
,
式中, T t q 为发动机的有效扭矩, N m; i g 为变速器
传动比; i o 为主减速传动比; T 为传动效率; r 为 车轮半径, m; G 为车重, N; f 为滚动阻力系数; CD
为空气阻力系数; A 为汽车迎风面积, m2; u a , u 为 汽车行驶速度, ( 单位分别为 ua : km/ h; u : m / s) ; i
图 5 桑塔纳 2000Gsi 轿车发动机功 率、阻力功率和后备功率曲线
图 6 CA1091 汽车发动机功率、 阻力功率和后备功率曲线
100 km , 是原车的 28. 8 % ; H EV 货车的模拟一般道 路行驶工况循环( 6 工况) 燃料消 耗量的计 算值为 18. 3 L/ 100 km, 是原车的 64. 7 % , 评价指 标 为 20. 6 L / 100 km, 是原车的 79. 2 % 。( 上述计算不考 虑汽车减速或制动时能量的回收。)
图 1 模 拟城市工况循环燃料消耗量试验( 15 工 况法)
收稿日期: 2004- 01- 15; 修回日期: 2004- 05- 19 作者简介: 吴克刚( 1958 ) , 男, 四川省新都县人, 长安大学副教授, 从事汽车发动机研究工作
20
车用发动机
2004 年第 3 期
外特性曲线。图 4 是 CA1091 汽车的 CA6102 汽油 机的万有特性曲线。
车型
整备 满载总 最高 质量 质量 车速 / kg / kg / m h- 1主传 动比
轮胎 发动机 发动机 半径 标定功率 标定转速 / m / kW / r min- 1
2000G si 1 140 1 560 175 4. 444 0. 286 74
5 200
CA 1091 4 320 9 320 90 6. 25 0. 485 99
8. 56 3. 22
3. 22
0. 97 0. 288
0. 228
28. 3 26
18. 3 20. 6
0. 647 0. 792
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车用发动机
2004 年第 3 期
图 7 桑塔纳 2000Gsi 轿车等速行驶燃油消耗量
图 8 CA1091 货车等速 行驶燃油消耗量
4 结论
a) H EV 把燃油汽车和电动汽车的优点有机结 合起来, HEV 中的燃油发动机一旦工作就稳定工作 在高效区, 提高了燃油经济性;
关键词: 汽车; 混合动力汽车; 汽油机; 经济性; 能量分析; 模拟计算 中图分类号: T K 411. 7 文献标识码: B 文章编号: 1001- 2222( 2004) 03- 0019- 04
混合动力汽车( HEV) 产生的初衷是为 了降低 燃料消耗, 节省能源。传统的内燃机汽车虽然动力 性好、使用方便, 但存在常用工况热效率不高和有较 严重的环境污染问题。特别是轿车, 为了保证较高 的动力性, 车辆单位质量功率选择一般较大, 导致后 备功率很大, 但汽车常用的是中、低负荷工况, 热效 率又不高, 同时还有较严重的环境污染问题。电动 汽车( EV) 尽管已经过百余年的发展, 还是受其电池 技术的制约, 从性能、价格、使用方便上还不够理想。 而 H EV 在目前的汽车技术发展阶段, 可在 一定程 度上较有效地解决上述问题。
另外, 通过蓄能装置还可在汽车减速或制动时 回收能量, 进 一步提高 燃油经济 性。可见, HEV 把
内燃机汽车和电动汽车的优点有机结合起来, 提高 了燃油经济性, 降低了排放污染。
1 汽车经济性评价指标
汽车经济性用等速行驶 100 km 燃料消耗量 Q c 和工况循环 行驶 100 km 燃 油消耗量 Qv 来 衡量。 轿车的循环工 况用模拟城市工况循环 燃料消耗量 Q v15 ( 类似 ECE R. 15) , 载货汽车的工况循环用模 拟一般道路行驶的 6 工况循环燃料消耗量 Q v6 来评 价。
b ) H EV 在中、低速行驶时燃料消耗量会大幅 度下降。按原车后备功率最大值时对应的车速所需 的驱 动 功率 作为HEV 汽 油机 标定 功率 的 选择 依
据, 节油效果最显著。当燃油驱动功率和电动驱动 功率各占 50 % 左右时, HEV 轿车的经济性评价指 标为原车的 22. 8 % , HEV 货车的经济性评价指标 为原车的 79. 2 % , 轿车的下降幅度大于货车, 同时 又能满足汽车的一般行驶要求;
第 21 页 表 2 列 出 桑 塔 纳 2000Gsi 轿 车 和 CA1091 货车原车工况循环 100 km 燃料消耗量与 采用混合动力时的计算值。第 22 页图 7 和图 8 分 别是桑塔纳 2000Gsi 轿车和 CA1091 货车原车的等 速行驶 100 km 燃料消耗量与采用混合动力时耗油 量计算 值 的 对比曲线。轿车 在 车 速 60 km / h~ 120 km/ h 范围内, H EV 等速燃料消耗量是原车的 73 % ~ 97 % ; 货车在车速 20 km/ h 时, HEV 的等速
3 000
图 3 是 桑 塔 纳 2 00 0 Gsi 型 轿 车 AJR 汽 油 机 的
图 3 A JR 汽油机外特性曲线
图 4 CA6102 汽油机的万有特性曲线
第 21 页 图 5 和图 6 分别示出桑 塔纳 2000Gsi 轿车和 CA1091 汽车的发动机功率、阻力功率和后 备功率的曲线。由图可见, 轿车的后备功率远大于 货车的后备功率, 原因主要是轿车要追求较高的动 力性, 而货车要求有良好的经济性。若后备功率大, 则常用工况的使用负荷低, 燃料消耗高, 给采用混合 动力和降低燃料消耗提供了空间。
燃油消耗量
原车耗油量 L. / 100 km 2000G si HEV 计算值 L/ 100 km
计算值与原车比值 原车耗油量 L/ 100 km CA1091 HEV 计算值 L/ 100 km
计算值与原车比值
表 2 燃油消耗与功 率计算结果
等速/ km h- 1
20
30
40
50
60
90
5. 70
HEV 的发动机由电动驱动单元和比传统汽车 功率小 的汽 油机或 柴油机 驱动 单元 两部 分组成。 HEV 的汽油机或柴油机一旦工作就稳定工作在热 效率较高的中、高负荷区, 当汽油机或柴油机发出的 功率大于驱动汽车行驶需要时, 把多余的能量通过 驱动发电机发电储存在蓄电池中; 当汽油机或柴油 机发出的功率小于驱动汽车行驶需要时, 由电动驱 动单元协助驱动汽车。当蓄电池电量充足或汽车低 速、小负荷运行时, 可关闭汽油机或柴油机, 采用电 动单独驱动方式行驶, 使 H EV 变成一个无 排放污 染的 EV。蓄电池也可利用交流电网夜间的廉价电 能来充电。
1
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Gf u a 3 600
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CD 76
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